超滤处理聚驱采油废水的效能及膜污染机理研究

论文摘要

二次采油技术（水驱油技术）在大庆的广泛应用使其采出油中含水率急剧上升,增加了单位产油成本。随着稳产形式的需要,大庆油田工作者积极研究油田开采技术,其中聚合物驱采油技术将采油率提高了10%-20%。但随着聚合物驱溶液的注入,使采出水中因含有聚合物而粘度高,水中油粒及固体悬浮物的乳化稳定性强,进而导致油、水分离和含油污水处理的难度加大,利用常规污水处理工艺处理含聚污水难以达到回注原地层的水质要求,导致很多采油废水不得不外排,这不仅给环境造成污染,而且破坏了油田水系统的注/采平衡。聚合物驱采油废水深度处理,已成为聚合物驱油技术下一步推广应用的关键。采用改性膜膜组合工艺对聚驱采油废水进行深度处理,并就处理效能及膜污染机理进行研究。经过对比后,确定常规处理工艺（二次沉淀+二次过滤）+精滤（滤料）做为超滤前处理工艺时,超滤运行通量高。此外考察了料液性质对超滤膜通量的影响,结果表明酸性条件下,超滤膜通量较低;而在高矿化度下,超滤膜稳定通量变化不大;超滤膜稳定通量随温度呈线性增加,温度系数约为0.0218/1oC。现场试验结果表明:改性PVDF膜的优化工况为:操作压力为0.14MPa,膜面流速为2.4m/s,反冲洗压力为0.1MPa,反冲洗周期为1h,反冲洗时间为30s。在此操作条件下,超滤膜对聚合物驱采油废水中各种污染物质有良好的去除效果,对悬浮物的去除率为85%90%,对石油类的去除率为90%98%,聚合物的去除率为90%95%,SRB的去除率为100%,出水水质可以达到油田中低渗透层回注水水质要求。通过对污染超滤膜和污染物质的分析,得到超滤污染机理为聚合物在膜表面积累形成浓差极化和凝胶层,而原油、悬浮物和HPAM进入膜孔造成了膜孔内污染,采用碱洗-酸洗-碱洗方式对超滤膜系统进行清洗,可以使之得到较好的恢复。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.1.1 大庆油田采油技术发展的三个阶段
• 1.1.2 大庆油田三次采油技术应用现状
• 1.1.3 大庆油田聚合物驱存在的问题
• 1.2 聚合物驱采油废水回用解决方法
• 1.2.1 聚合物驱采油废水中污染物的性质及危害
• 1.2.2 聚合物驱采油废水的处置方式
• 1.2.3 聚合物驱采油废水回注的可行性
• 1.2.4 聚合物采油废水的深度处理
• 1.3 超滤在油田采出水中的应用
• 1.3.1 超滤发展简史
• 1.3.2 超滤过程的基本工作原理
• 1.3.3 超滤处理油田采出水效能的研究现状
• 1.3.4 油田采出水应用超滤处理的清洗研究现状
• 1.4 课题研究意义和主要内容
• 1.4.1 本课题的研究目的和意义
• 1.4.2 本课题研究的主要内容
• 第2章 超滤试验装置及试验方法
• 2.1 试验装置
• 2.1.1 超滤膜组件的基本类型
• 2.1.2 构成超滤膜组件的基本要素
• 2.1.3 超滤试验其它配件
• 2.2 水样分析方法
• 2.2.1 含油量的测定
• 2.2.2 聚丙烯酰胺浓度的测定
• 2.2.3 悬浮物的测定
• 2.2.4 粒径中值的测定
• 2.2.5 油类组分的测定
• 2.3 超滤膜分析方法
• 2.3.1 表面分析
• 2.3.2 污染物质分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 超滤处理聚驱采油废水小试
• 3.1 超滤膜通量及影响因素
• 3.1.1 超滤膜通量定以及分类
• 3.1.2 超滤膜通量变化的影响因素
• 3.2 超滤进水的预处理
• 3.2.1 聚驱采油废水水质
• 3.2.2 预处理方案的选择
• 3.3 料液特性对超滤膜通量的影响
• 3.3.1 pH 值对超滤膜通量的影响
• 3.3.2 矿化度对超滤膜通量的影响
• 3.3.3 温度对超滤膜通量的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 超滤处理聚驱采油废水中试
• 4.1 超滤膜的检测
• 4.1.1 超滤膜的检测方法
• 4.1.2 超滤膜纯水通量的测定
• 4.2 超滤中试设备操作参数的确定
• 4.2.1 操作压力
• 4.2.2 膜面流速
• 4.2.3 反冲洗参数
• 4.2.4 浓缩倍数
• 4.2.5 超滤膜处理聚合物驱采油废水时的通量变化
• 4.3 超滤膜对污染物质的去除
• 4.3.1 悬浮物的去除
• 4.3.2 原油的去除
• 4.3.3 聚合物的去除
• 4.3.4 硫酸盐还原菌的去除
• 4.3.5 离子的去除
• 4.4 本章小结
• 第5章 超滤膜污染机理及清洗研究
• 5.1 膜微观结构分析
• 5.1.1 原子力显微镜（AFM）分析
• 5.1.2 扫描电镜（SEM）分析
• 5.2 膜污染物质的成分分析
• 5.2.1 能谱（EDX）分析
• 5.2.2 色谱质谱（GC/MS）联用分析
• 5.3 超滤膜污染机理分析
• 5.4 超滤膜清洗方案的确定
• 5.4.1 物理清洗
• 5.4.2 化学清洗
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢